《化学系基础实验中心.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学系基础实验中心.ppt（11页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、化学系基础实验中心 最大泡压法测定溶液最大泡压法测定溶液 的表面张力的表面张力 Surface Tension of SolutionsSurface Tension of Solutions 目的要求目的要求 实验原理实验原理 实验方法及步骤实验方法及步骤 实验实验操操作注意点作注意点 思考题思考题 了解表面了解表面张张张张力的性力的性质质质质, ,表面自由能的意表面自由能的意义义义义以及表以及表 面面张张张张力和吸附的关系。力和吸附的关系。 掌握用最大气泡法掌握用最大气泡法测测测测定表面定表面张张张张力的原理和技力的原理和技术术术术。 测测测测定不同定不同浓浓浓浓度乙醇水溶液的表面度乙醇水
2、溶液的表面张张张张力力, ,计计计计算表面算表面 吸附量和乙醇分子的横截面吸附量和乙醇分子的横截面积积积积。 目的要求目的要求 实验原理实验原理 表面张力（表面自由能）表面张力（表面自由能） 是液体表面缩小的是液体表面缩小的 驱动力；驱动力； 与液体（溶液）组成、温度和表面气氛有关与液体（溶液）组成、温度和表面气氛有关 ，其他条件一定时，其他条件一定时， 只与溶液组成有关。加只与溶液组成有关。加 入表面活性剂（双亲物质）可降低溶液的表入表面活性剂（双亲物质）可降低溶液的表 面张力面张力 。表面活性剂在溶液体相与表层的浓。表面活性剂在溶液体相与表层的浓 度不同度不同溶液的表面吸附；（能量最低原理
3、溶液的表面吸附；（能量最低原理 ） 在在T T、P P一定的条件下，溶一定的条件下，溶质质质质的表面吸附量的表面吸附量 与与 溶液溶液浓浓浓浓度度c c之之间间间间的关系遵守的关系遵守GibbsGibbs吸附方程吸附方程 为为为为表面吸附量表面吸附量( (单单单单位位:molm:molm-2 -2 );T );T为热为热为热为热 力学温度力学温度( ( 单单单单位位:K);c:K);c为为为为稀溶液稀溶液浓浓浓浓度度( (单单单单位位:moldm:moldm-3 -3 );R );R为为为为 气体常数。气体常数。 vv 当当溶溶质质的表面吸附量的表面吸附量 达到一定达到一定值时值时 ，其，其
4、占据了所有表面，达到占据了所有表面，达到饱饱和吸附，和吸附，饱饱和吸附量和吸附量为为 。 、 与与浓浓度度c c的关系可用的关系可用LangmuirLangmuir吸附等温式表示：吸附等温式表示： 上式取倒数整理得：上式取倒数整理得： 做（做（c/）-c 图，斜率的倒数即为图，斜率的倒数即为 。 若以若以N N代表代表1m1m 2 2 表面上溶表面上溶质质质质的分子数的分子数, , 则则 N N = = L L （L L ： Avogadro Avogadro 常数）常数） 可得每个溶质分子在表面上所占据的横截面积可得每个溶质分子在表面上所占据的横截面积: : 因此因此, ,若若测测测测得不同
5、得不同浓浓浓浓度下溶液的表面度下溶液的表面张张张张力力, ,从从-c c曲曲 线线线线上求出不同上求出不同浓浓浓浓度的吸附量度的吸附量 , ,再从再从(c/(c/ )- )-c c直直线线线线上上 求出求出 , ,便可以便可以计计计计算出溶算出溶质质质质分子的横截面分子的横截面积积积积 B B 。 vv最大泡压法测定表面张力的原理与技术最大泡压法测定表面张力的原理与技术 拉普拉斯（拉普拉斯（LaplaceLaplace）公式：）公式： Pmax =Pr =P0 -Pr =2/r vv抽气和压气（负压与正压法）的优缺点抽气和压气（负压与正压法）的优缺点。 （教材上与仪器上的不同连接法）（教材上与
6、仪器上的不同连接法） 实验方法及步骤实验方法及步骤 1.1.调节水浴温度至调节水浴温度至2525 o o C(C(或或3030 o o C C）；）； 2.2.洗净测定管和有关玻璃器皿；洗净测定管和有关玻璃器皿； 3.3.依次测定纯水和不同浓度乙醇水溶液的最大泡依次测定纯水和不同浓度乙醇水溶液的最大泡 压及折光率；压及折光率； 实验操作注意事项实验操作注意事项 vv洗净所用容器及测量管，并用少许待测液润洗测量管及毛细洗净所用容器及测量管，并用少许待测液润洗测量管及毛细 管；确认毛细管端口平整、内壁无残留液珠；管；确认毛细管端口平整、内壁无残留液珠； vv测量管装液时，要确保液面与毛细管恰好相切
7、（判断标准？测量管装液时，要确保液面与毛细管恰好相切（判断标准？ ），若恒温后液面升高，要吸出多余部分；），若恒温后液面升高，要吸出多余部分； vv操作中手不要接触测量管磨口，以防手上油脂污染测量液；操作中手不要接触测量管磨口，以防手上油脂污染测量液； vv毛细管和测量管放入恒温水浴中时，要保证它们垂直且全浸毛细管和测量管放入恒温水浴中时，要保证它们垂直且全浸 入；入； vv测量管接入测量系统前，要确认表面张力测定仪（数显式压测量管接入测量系统前，要确认表面张力测定仪（数显式压 差计）已校零，接好后，气密性确认；差计）已校零，接好后，气密性确认； vv调节系统压力改变速度一定要细心，以使压力调
8、节缓慢，气调节系统压力改变速度一定要细心，以使压力调节缓慢，气 泡冒出及最大泡压读数稳定（装液量和活塞开度）；泡冒出及最大泡压读数稳定（装液量和活塞开度）； vv用测完表面张力的溶液进行折光率测定；用测完表面张力的溶液进行折光率测定； vv使用折光仪时，要注意保护其光学系统及样品台。使用折光仪时，要注意保护其光学系统及样品台。 思考题 1.用最大气泡法测测定表面张张力时为时为 什么要读读最大压压力 差? 2.如果毛细细管末端插入溶液中进进行测测量行吗吗？为为什么 ？ 3.负压负压 法（抽气法）测测定最大泡压时压时 ，为为什么要用同 一瓶溶液其折光率？ 4.测测定管的清洁洁与否和温度不恒定对测对测 量数据有何影响 ？